Linux驱动开发学习笔记4《设备树下的LED驱动实验》

目录

一、设备树LED驱动原理

二、硬件原理图分析

三、实验程序编写

?1.修改设备树文件

?2.LED 灯驱动程序编写

?3.编写测试APP

四、运行测试

1.?编译驱动程序和测试APP

（1）?编译驱动程序

（2）?编译测试APP

??2.运行测试

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一、设备树LED驱动原理

????????在上节中，我们直接在驱动文件newchrled.c 中定义有关寄存器物理地址，然后使用io_remap 函数进行内存映射，得到对应的虚拟地址，最后操作寄存器对应的虚拟地址完成对GPIO 的初始化。本章我们在上一节基础上完成，使用设备树来向Linux 内核传递相关的寄存器物理地址，Linux 驱动文件使用上一章讲解的OF函数从设备树中获取所需的属性值，然后使用获取到的属性值来初始化相关的IO。

二、硬件原理图分析

????????从上图可以看出，LED0 接到了GPIO_3 上，GPIO_3 就是GPIO1_IO03，当GPIO1_IO03输出低电平(0)的时候发光二极管LED0 就会导通点亮，当GPIO1_IO03 输出高电平(1)的时候发光二极管LED0 不会导通，因此LED0 也就不会点亮。所以LED0 的亮灭取决于GPIO1_IO03的输出电平，输出0 就亮，输出1 就灭。

三、实验程序编写

1.修改设备树文件

????????在根节点“/”下创建一个名为“alphaled”的子节点，打开imx6ull-alientek-emmc.dts 文件，在根节点“/”最后面输入如下所示内容：

alphaled{
		#address-cells = <1>;
		#size-cells = <1>;
		compatible = "atkalpha-led";
		status = "okay";
		reg = <		0X020C406C 0X04	/* CCM_CCGR1_BASE */
					0X020E0068 0X04 /* SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE */
					0X020E02F4 0X04 /* SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE */
					0X0209C000 0X04 /* GPIO1_DR_BASE */
					0X0209C004 0X04	/* GPIO1_GDIR_BASE */
				>;
	};

设备树修改完成以后输入如下命令重新编译一下imx6ull-alientek-emmc.dts：

????????编译完成以后得到imx6ull-alientek-emmc.dtb，使用新的imx6ull-alientek-emmc.dtb 启动Linux 内核。Linux 启动成功以后进入到/proc/device-tree/目录中查看是否有“alphaled”这个节点，结果如下图所示：

?可以进入到alphaled 目录中，查看一下都有哪些属性文件，结果如图所示：

?2.LED 灯驱动程序编写

#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>

#define DTSLED_CNT        1           //设备号个数
#define DTSLED_NAME       "dtsled"    //名字
#define LEDOFF               0           //关灯
#define LEDON                1           //开灯


//映射后的寄存器虚拟地址指针
static void __iomem *IMX6U_CCM_CCGR1;
static void __iomem *SW_MUX_GPIO1_IO03;
static void __iomem *SW_PAD_GPIO1_IO03;
static void __iomem *GPIO1_DR;
static void __iomem *GPIO1_GDIR;

//dtsled设备结构体
struct dtsled_dev{
    dev_t devid;                    //设备号  
    struct cdev cdev;               //cdev
    struct class *class;            //类
    struct device *device;          //设备
    int major;                      //主设备号
    int minor;                      //次设备号
    struct device_node *nd;         //设备节点
};
struct dtsled_dev dtsled; //led设备
//LED打开/关闭
void led_switch(u8 sta)
{
    u32 val = 0;
    if(sta == LEDON)
    {
        val = readl(GPIO1_DR);
        val &= ~(1 << 3);
        writel(val, GPIO1_DR);
    }
    else if (sta == LEDOFF)
    {
        val = readl(GPIO1_DR);
        val |= (1 << 3);
        writel(val, GPIO1_DR);
    }
}
//打开设备
static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    filp->private_data = &dtsled;//设置私有数据
    return 0;
}
//从设备读取数据
static ssize_t led_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
    return 0;
}
//向设备写数据
static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
    int retvalue;
    unsigned char databuf[1];
    unsigned char ledstat;
    retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);
    if(retvalue < 0)
    {
        printk("kernel write error!\n");
        return -EFAULT;
    }
    ledstat = databuf[0]; // 获取状态值
    if(ledstat == LEDON)
    {
        led_switch(LEDON);//打开LED
    }
    else if(ledstat == LEDOFF)
    {
        led_switch(LEDOFF);//关闭LED
    }
    return 0;
}
static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    return 0;
}

//设备操作函数
static struct file_operations dtsled_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = led_open,
    .read = led_read,
    .write = led_write,
    .release = led_release,
};

//驱动入口函数
static int __init led_init(void)
{
    u32 val = 0;
    int ret;
    u32 regdata[14];
    const char *str;
    struct property *proper;

    //获取设备树中的属性数据
    //1.获取设备节点：alphaled
    dtsled.nd = of_find_node_by_path("/alphaled");
    if (dtsled.nd == NULL)
    {
        printk("alphaled node can not found!\r\n");
        return -EINVAL;
    }
    else
    {
        printk("alphaled node has been found!\r\n");
    }
    //2.获取compatible属性内容
    proper = of_find_property(dtsled.nd,"compatible",NULL);
    if(proper == NULL)
    {
        printk("compatible property find failed\r\n");
    }
    else
    {
        printk("compatible = %s\r\n",(char*)proper->value);
    }
    //3.获取status属性内容
    ret = of_property_read_string(dtsled.nd,"status",&str);
    if(ret < 0)
    {
        printk("status read failed!\r\n");
    }
    else
    {
        printk("status = %s\r\n",str);
    }
    //4.获取reg属性内容
    ret = of_property_read_u32_array(dtsled.nd,"reg",regdata,10);
    if(ret < 0)
    {
        printk("reg property read failed!\r\n");
    }
    else
    {
        u8 i = 0;
        printk("reg data:\r\n");
        for(i = 0;i < 10;i++)
            printk("%#X ",regdata[i]);
        printk("\r\n");
    }
    
    
    
    //初始化LED
#if 0
    //1.寄存器地址映射
    IMX6U_CCM_CCGR1 = ioremap(regdata[0],regdata[1]);
    SW_MUX_GPIO1_IO03 = ioremap(regdata[2],regdata[3]);
    SW_PAD_GPIO1_IO03 = ioremap(regdata[4],regdata[5]);
    GPIO1_DR = ioremap(regdata[6],regdata[7]);
    GPIO1_GDIR = ioremap(regdata[8],regdata[9]);
#else
    IMX6U_CCM_CCGR1 = of_iomap(dtsled.nd,0);
    SW_MUX_GPIO1_IO03 = of_iomap(dtsled.nd,1);
    SW_PAD_GPIO1_IO03 = of_iomap(dtsled.nd,2);
    GPIO1_DR = of_iomap(dtsled.nd,3);
    GPIO1_GDIR = of_iomap(dtsled.nd,4);
#endif

    //2.使能GPIO1时钟
    val = readl(IMX6U_CCM_CCGR1);
    val &= ~(3 << 26); //清除以前的设置
    val |= (3 << 26); //设置新值
    writel(val, IMX6U_CCM_CCGR1);

    //3.设置GPIO_IO03的复用功能，将其复用为GPIO1_IO03,最后设置IO属性
    writel(5, SW_MUX_GPIO1_IO03);
    //寄存器SW_PAD_GPIO1_IO03设置IO属性
    writel(0x10B0, SW_PAD_GPIO1_IO03);

    //4.设置GPIO1_IO03为输出功能
    val = readl(GPIO1_GDIR);
    val &= ~(1 << 3); //清楚以前的设置
    val |= (1 << 3); //设置为输出
    writel(val, GPIO1_GDIR);

    //5.默认关闭LED
    val = readl(GPIO1_DR);
    val |= (1 << 3);
    writel(val, GPIO1_DR);

    //注册字符设备驱动
    //1.创建设备号
    if (dtsled.major) //定义了设备号
    {
        dtsled.devid = MKDEV(dtsled.major, 0);
        register_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME);
    }
    else //没有定义设备号
    {
        alloc_chrdev_region(&dtsled.devid, 0, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME); //申请设备号
        dtsled.major = MAJOR(dtsled.devid); // 获取主设备号
        dtsled.minor = MINOR(dtsled.devid); // 获取次设备号
    }
    printk("dtsled major = %d, minor = %d\r\n", dtsled.major, dtsled.minor);

    //2.初始化cdev
    dtsled.cdev.owner = THIS_MODULE;
    cdev_init(&dtsled.cdev, &dtsled_fops);

    //3.添加一个cdev
    cdev_add(&dtsled.cdev, dtsled.devid, DTSLED_CNT);

    //4.初始化class
    dtsled.class = class_create(THIS_MODULE, DTSLED_NAME);
    if (IS_ERR(dtsled.class))
    {
        return PTR_ERR(dtsled.class); //返回错误码
    }

    //5.创建设备号
    dtsled.device = device_create(dtsled.class, NULL, dtsled.devid, NULL, DTSLED_NAME);
    if (IS_ERR(dtsled.device))
    {
        return PTR_ERR(dtsled.device); //返回错误码
    }

    return 0;
}
//驱动出口函数
static void __exit led_exit(void)
{
    //取消映射
    iounmap(IMX6U_CCM_CCGR1);
    iounmap(SW_MUX_GPIO1_IO03);
    iounmap(SW_PAD_GPIO1_IO03);
    iounmap(GPIO1_DR);
    iounmap(GPIO1_GDIR);

    //注销字符设备
    cdev_del(&dtsled.cdev); // 删除cdev
    unregister_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT);//注销设备号

    device_destroy(dtsled.class, dtsled.devid);
    class_destroy(dtsled.class);
}
module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("ssz");

?3.编写测试APP

????????同上一节

四、运行测试

1.?编译驱动程序和测试APP

（1）?编译驱动程序

????????编写Makefile 文件，本章实验的Makefile 文件和第四十章实验基本一样，只是将obj-m 变量的值改为dtsled.o，Makefile 内容如下所示：

KERNELDIR := /home/ssz/linux/IMX6ULL/linux/temp/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek
CURRENT_PATH := $(shell pwd)
obj-m := dtsled.o

build : kernel_modules

kernel_modules:
	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean:
	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean

????????输入如下命令编译出驱动模块文件：

（2）?编译测试APP

????????输入如下命令编译测试ledApp.c 这个测试程序：

?2.运行测试

????????将上一小节编译出来的dtsled.ko 和ledApp 这两个文件拷贝到rootfs/lib/modules/4.1.15 目录中，重启开发板，进入到目录lib/modules/4.1.15 中，输入如下命令加载dtsled.ko 驱动模块：

????????驱动加载成功以后就可以使用ledApp 软件来测试驱动是否工作正常，输入如下命令打开LED 灯：

????????输入上述命令以后观察I.MX6U-ALPHA 开发板上的红色LED 灯是否点亮，如果点亮的话说明驱动工作正常。在输入如下命令关闭LED 灯：

????????如果要卸载驱动的话输入如下命令即可：